刘婷
云南国土建设工程总公司
摘要：在实际的工程建设中，不同的施工地点土质情况不同，有的时候，即使在同一个施工地点，土质也会出现差异。所以，在岩土工程勘测的过程中，进行土工试验，充分了解施工地点的土质情况，对工程安全具有重要的意义。本文在分析土工试验必要性的基础上，对土工试验中需要注意的问题和试验成果的综合分析进行了探讨。
关键词：土工试验；必要性；问题；试验成果；综合分析
在岩土勘测的过程中，有一项非常重要的内容就是土工试验。土工试验指的是在实验室中对岩石和土的物理性质指标和力学性质指标进行检测，以此来满足设计需求[1]。在设计勘测的过程中，地点不同，土质也会不同；有的时候，地点相同，土质也会出现差异。所以，在工程设计之前，进行土工试验对维护设计安全具有重要的意义。但是在土工试验的过程中，由于岩土的不均匀性、岩土取样的扰动性、试验仪器的差异性、试验人员的差异性，所产生的土工试验结果也会存在一定的问题。所以，对土工试验中需要注意的问题和试验成果进行综合分析，对保证土工试验结构的准确性具有重要的意义。
一、对土工试验成果进行综合分析的必要性
土作为岩石的风化物，具有如下特性，分别是：第一，土具有松散性，在一定意义上是可以“流动”的；第二，土是由液相（水）、气相（气）和固相（颗粒）构成的三相体；第三，土是自然地质历史的产物，不是人工制造的[2]。在工程设计的过程中，设计人员可以根据工程的需要来设计建筑物的结构和材料等，但是却不能对建筑的地基——土进行设计，只能根据土的特点来进行建筑物的设计。
但是，土作为一种自然产物，作为一种三相体，随着三相比例的变化，土质也会发生变化，所以土质具有复杂性的特点。具体表现在：地区不同，土质不同；土的应变——应力关系不是线性的；在荷载消除之后变形的土很难恢复原貌；土的强度会改变；土对扰动性非常敏感。所以，基于土的这些特点，在工程设计之前进行土工试验，对土质的各种参数进行综合的评定，对维护工程设计安全，对维护工程施工安全具有重要的意义。
二、土的物性试验和实验结果分析
（一）土的密度、相对密度和含水量实验
土的密度实验、相对密度实验和含水量试验是土的物性试验中最常见的实验。通过上述三种试验，通过计算，可以得出土的孔隙比、干密度、孔隙度和饱和度等参数指标。土的密度、相对密度和含水量的变化不仅会影响指标产生变化，同时也会导致土的力学性质发生变化。
在密度、相对密度和含水量这三个指标中，土的相对密度是一个比较稳定的指标，一般情况下，数值在2.6和2.8之间，它是决定土中矿物成分的重要因素[3]。一般情况下，在同一个地区，同一种类型的土，他们的相对密度基本上是相同的，可以按照经验值进行选用，具体的数值如表1所示。但是，如果土中富含有机质，那么土的相对密度就会下降到2.4以下，在这种情况下，要使用中性液体，同时使用抽气法来进行排气。
土的密度一般来说也是一个处于变化的值，土样不同，密度值也就不同，但是在土样相同的情况下，土的密度值就比较稳定，同时也比较容易确定。土的含水量是三个因素当中最不稳定的一个，一方面，土质不同，含水量就不同；另一方面，因为土质不均匀、取样不标准、运输和存放不当等都会导致含水量出现变化。所以，在测定含水量的过程中，需要测定人员具有高超的技术，克服不利的测量因素，来确定含水量的数值。
（二）土的塑限和液限
对工程设计和施工比较有意义的因素就是土的塑限和液限。如果一种土的塑性指数比较高，也就代表土中的胶体粘粒比较多，也就表示土中含有的蒙脱石或者其他活性比较高的胶体粘粒比较多。所以，土体的液限，能够对土体的某种物理力学特性进行反应，比如胀缩性和压缩性。但是目前，在土的塑限和液限的测量中，出现了一些问题，这些问题主要表现在以下几个方面，分别是：第一，在确定液限标准方面，目前常用的方法就是沉锥法，将圆锥下沉10毫米和17毫米的位置作为液限的含水量。使用这种方法会在一定程度上给人造成误解，影响结果的准确性。第二，目前，很多土工试验人员接受的培训时间都比较短，在土的状态确定方面还不是非常明确。比如，国际标准中将粘性土的状态以液性指数为基础分为五种类型，当测定某种土的状态为坚硬的时候，试验人员就会对结果产生怀疑。但是实际上，坚硬只是相对而言的。第三，以前的标准规定，塑性在10以下的土叫做轻亚粘土，但是新规定中将这种土叫做粉土。粉土会不会出现液化，需要根据工程实际进行测定。第四，在测定土的塑限和液限的过程中，在对土进行取样时，相关规定要使用0.5毫米的筛来筛取。但是在实际的操作过程中，有些土经过肉眼观察有非常多的砂粒，但是过筛之后，测定的结果显示土的塑性很大，导致结果不能对土的情况进行真实的反应。所以，在对这种土进行测定的时候，要使用灵活的方式来进行，比如使用分筛法来进行处理。
（三）土的物性指标的综合分析
土的各个物性指标之间是相互联系的，所以在指标测定之后，可以将这些指标归结到一起，来进行综合分析和评定，以测定这些指标的准确性。比如，在某些实验结果中，会出现饱和度大于100%的情况。这种情况的出现就说明试验的数据有问题，需要进行调整。或者比如土质测定的是流塑土，但是开土的时候发现是硬塑土，说明含水量出错或者塑限和液限的结果出错。通过试验结果的综合分析，能够有效的提高试验精度，为工程设计提供精确的数据。
三、土的力学试验和试验结果分析
（一）土的固结实验
固结实验是在压力作用下，对土体的压缩特性进行测定的一种实验。在实际的工程中，受到土层的压缩，导致土层上部的建筑物沿着重力作用的方向出现沉降。比如上层土层和下层土层的压缩性不等、或者上部建筑的荷载不相等等，都会导致建筑在同一个平面上出现不均匀沉降的现象。在地基设计的过程中，经常需要根据设计要求，对建筑物的沉降进行控制。对建筑物的沉降量进行准确的计算，就需要对土的压缩性进行测定。一般情况下，土的压塑性测定都是在室内进行的，所以对于影响压缩性准确度的因素也非常容易明确。比如，在开土的过程中，感觉土质比较软，或者测量出来的液性指数比较低，但是测量出来的压缩系数却比较小，就说明试验出现了失误，需要对实验环节进行检查。
（二）抗剪强度实验
土的抗剪强度指的是土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土体一种重要的力学性质。在承载力计算的过程中，在对地基的稳定性进行评价，在对挡土墙的土体压力进行计算的过程中，都需要使用土体的抗剪强度指标，所以进行土体的抗剪强度实验具有重要的意义。
目前，测定土体抗剪强度的实验方法有很多，在实验室中经常使用的方法有三种，分别是：直接剪切实验、三轴压缩实验。一般情况下，实验室实验相对于现象实验来说比较有规律性，但是测试的结果和理论上的数据有比较大的差距。比如，在对没有粘性的土进行测定的时候，土体的粘性值应该是0，但是在很多实验室实验的结果中，土体的粘性值不是0。这种现象出现的原因有两种，分别是：土质问题和试件对土体的扰动问题。所以这种实验结果不能判定为错误，实际上它能够比较准确的反应土体中的应力分布情况。在实际的工程施工中，是有比较大的意义的。
大量的试验和工程实践都表明，土的抗剪强度是与土受力后的排水固结状况有关，故测定强度指标的试验方法应与现场的施工加荷条件一致。直剪试验由于其仪器构造的局限无法做到任意控制试样的排水条件，为了在直剪试验中能尽量考虑实际工程中存在的不同固结排水条件，通常采用不同加荷速率的试验方法来近似模拟土体在受剪时的不同排水条件，由此产生了三种不同的直剪试验方法，即快剪、固结快剪。
快剪试验是在对试样施加竖向压力后，立即以0.8 mm/min的剪切速率快速施加水剪应力使试样剪切破坏。一般从加荷到土样剪坏只用3～5min。由于剪切速率较快，可认为对于渗透系数小于10－6 cm/s的粘性土在剪切过程中试样没有排水固结，近似模拟了“不排水剪切”过程，得到的抗剪强度指标用cq，jq表示。
固结快剪是在对试样施加竖向压力后，让试样充分排水固结，待沉降稳定后，再0.8 mm/min的剪切速率快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。固结快剪试验近似模拟了“固结不排水剪切”过程，它也只适用于渗透系数小于10－6 cm/s的粘性土，得到的抗剪强度指标用ccq，jcq 表示。
（三）土的力学实验指标综合分析
土体的抗剪强度和压缩特性都一定的联系，通常情况下，土体的抗剪强度会随着土体压缩性的增强而降低。
四、土的物性试验和力学实验综合分析
土的力学性质和物理性质是紧密联系的，一般情况下，土的物理性质对土的力学性质具有一定的决定作用。所以，在GBJ7-89中，通过表格的形式将他们之间的关系表现出来，以土的物理性质为基础，能够有效的对土的承载力进行判定。或者通过实验室实验，对土的物理特性对土的力学特性产生的影响进行分析，可以从中发现一些特有的规律，从而加深对土的性质的认识。
结语
在工程设计之前，要进行土工试验，以测定土的物理特性和力学特性，以此为基础来设计合理的工程方案。目前，在土工试验的过程中，因为取土问题或者试验方法和试验仪器问题，以及试验人员的差异性问题经常会导致试验结果出错。土体的物理特性之间、土体的力学特性之间、土体的物理特性和力学特性之间都存在一定的联系。通过对土工试验结果的综合分析，能够有效的对实验结果的准确性进行判定，以此来维护工程设计安全，对维护工程安全和质量具有重要的意义。
参考文献：
[1]姜南.土工试验中注意的问题与实验成果的综合分析[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（2）：11-12.
[2]牛太勤，那晶.土工试验中应注意的问题与实验成果综合分析[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（22）：23-24.
[3]韦莉.土工试验中的若干问题探讨[J].珠江水运，2012，（8）：83-84.
论文作者:刘婷
论文发表刊物:《基层建设》2015年16期供稿
论文发表时间:2015/12/16
标签：土工论文; 土质论文; 含水量论文; 密度论文; 力学论文; 过程中论文; 指标论文; 《基层建设》2015年16期供稿论文;